A ground facility was developed for simulation of material and space plasma interaction and for study of spacecraft charging and discharge phenomena. The plasma simulator consisted of a vacuum tank, two turbo-molecular pumps and an electron cyclotron resonance plasma source of a magnetic-field-expansion plasma accelerator. Oxygen, nitrogen and argon plasma properties were measured. The simulator was found to have a high potential for ground tests. Using the simulator, the structure of an ion sheath created around a high voltage solar array and the degradation of surface materials near the array due to high energy ion bombardment were investigated. A negatively biased plate was exposed to oxygen plasma flow. The ion current and the plasma potential distribution were found to be intensively changed by the biased voltage and the attack angle, particularly a scaling parameter derived from the one-dimensional ion sheath theory. Furthermore, in order to examine the influences of ion bombardm
… Moreent on chemical structures of spacecraft surface materials, polymer films of polyimide BPDA-PDA Kapton, located on the biased plate, were exposed to oxygen plasma flow. The XPS analysis showed that an addition reaction of oxygen atoms or ions at wake condition was negligible compared with that at ram condition because of a smaller ion flux. Consequently, the addition reaction and a desorption of structural components were found to occur by ion bombardment. They are expected to cause the decrease in performance of spacecraft thermal control. Furthermore, in order to understand the relaxation of spacecraft charging by plasma flow, i.e., plasma contactor operation, Kapton and Teflon FEP films negatively charged by exposure to high energy electron beams and metal plates in series with negatively charged condensers were exposed to argon plasma flow. Negative charging was rapidly relaxed, and the attack angle influenced the time variation of the neutralization current.2.試作したプラズマ加速器を用いて酸素、窒素プラズマ流を生成し、相似則に従ってイオンシースのシュミレーション実験を行った。3.負電位の太陽電池パネルモデル周辺の空間プラズマ物理量を測定することにより、その周辺に形成されるイオンシースの形状を測定した。イオンシースはプラズマ流の下流側に大きく膨らむため、太陽電池パネルの姿勢によってその形状が変化することがわかった。4.電子ビーム照射によって負に帯電させた絶縁性高分子フィルムに対して、プラズマ流を照射することによりフィルムに流れる中和電流の時間的変化を調べた。プラズマ流の照射角度によって中和電流の値と波形が大きく変化することがわかった。5.イオン衝突による宇宙材料の劣化現象を調べるために、マイクロ派放電型イオン源を用いた実験システムを開発した。6.高分子フィルム(ポリイミド(カプトン、Upilex-S)、テフロンFEP)にイオンビームを照射した結果、XPS表面分析から、イオンビームの照射により照射イオン原子が付加し、結合の切断・脱離現象が激しく起こることがわかった。さらに、イオンビームの照射後に分光透過率を測定した結果、透過率は悪くなり、特にそれは窒素イオンビームの照射において顕著であった。また、それはイオンビームのドーズ量が大きくなるに従って悪くなっていった。イオンビームの照射後に負帯電特性を測定した結果、漏れ電流は電子ビームの照射時間と共に大きくなり、沿面放電の起こる周期はイオンドーズ量の増加と共に長くなっていった。 Less